師昌緒院士：國強民富 材料先行

　　材料的發(fā)展推動了人類社會的進步，同時，人類生產(chǎn)生活的需求也成為材料不斷發(fā)展的動力。材料是什么？它如何影響人類社會的發(fā)展？實現(xiàn)強國夢和中華民族的偉大復興，材料科學與技術(shù)將發(fā)揮怎樣的作用？兩院院士師昌緒多年來一直致力于材料科學研究與工程應用。不久前，在中國科技館，這位年逾九十的國家最高科學技術(shù)獎得主以“材料與社會”為主題，為公眾作了一次生動的科普報告。

　　材料的歷史

　　在生活中，材料無處不在，小到衣食住行，大到國家高新技術(shù)的發(fā)展。

　　既然材料如此重要，何為材料？材料是用來制造有用的構(gòu)件、器件、裝備的物質(zhì)。材料與物質(zhì)的區(qū)別在于材料強調(diào)應用--有用的物質(zhì)才叫材料。

　　過去只有“金屬學”、“陶瓷學”等名詞，沒有“材料科學”.20世紀60年代，前蘇聯(lián)人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功后，美國政府及科技界為之震驚，并認識到先進材料對于高技術(shù)發(fā)展的重要性，于是在一些大學相繼成立了十幾個材料科學研究中心，從此“材料科學”這一名詞開始被人們廣泛使用。

　　材料的進步標志著人類社會的發(fā)展歷程。100萬年以前，原始人以石頭作為工具，處于“舊石器時代”.1萬年以前，人類對石器進行加工，使之成為器皿和精致的工具，從而進入到“新石器時代”.公元前5000年，人類進入“青銅器時代”。公元前1200年，人類開始使用鑄鐵，步入“鐵器時代”.18世紀鋼鐵的出現(xiàn)催生了蒸汽機、輪船、火車、鐵路等，成為產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。在此后的兩三個世紀內(nèi)，鋼鐵仍是材料的主角之一，因其資源豐富、用途廣泛、性能優(yōu)越、價格低廉且性價比高。

　　20世紀中葉，半導體材料的應用和發(fā)展使人類社會進入到信息時代。現(xiàn)在，我們的生活已經(jīng)離不開計算機和網(wǎng)絡(luò)。與此同時，以人工合成高分子材料和陶瓷材料為主的新材料又出現(xiàn)了，這同樣具有劃時代意義。

師昌緒院士

　　傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題

　　長期以來，以鋼鐵、有色金屬、塑料等為代表的傳統(tǒng)材料為促進我國經(jīng)濟快速發(fā)展做出了很大貢獻。由于量大面廣，價格低廉，性價比高，傳統(tǒng)材料至今仍顯現(xiàn)出旺盛的生命力，但依然存在不少問題，例如對資源依賴性強、能耗高、污染嚴重等。

　　具體來講，我國傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)亟待解決以下幾個問題：一是改進生產(chǎn)流程，降低能耗，減少污染，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，重視生態(tài)設(shè)計。實踐證明：利用廢鋼1噸，可節(jié)約鐵礦1.3噸，降低能耗50%，減排二氧化碳1.4噸。

　　二是合理利用礦產(chǎn)資源，特別是做好國內(nèi)復雜礦的綜合利用。目前我國對復雜礦的利用率很差。例如，白云鄂博鐵礦中含有豐富的稀土資源，占全國總儲量的90%以上、世界已探明總儲量的5/6有“世界稀土寶庫”之稱，但目前利用率還不到10%。

　　三是建立安全保障機制，扭轉(zhuǎn)材料生產(chǎn)嚴重依賴資源進口的現(xiàn)況。我國礦產(chǎn)資源大量依賴國外進口，根據(jù)2012年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，作為不銹鋼主要原料的鉻幾乎全部依賴進口，而戰(zhàn)略資源銅精礦的進口率也達60%-70%。

　　四是發(fā)展傳統(tǒng)材料不應該無節(jié)制，還需要把握國際、國內(nèi)需求及產(chǎn)能變化趨勢，要統(tǒng)籌發(fā)展，避免重復建設(shè)；此外，發(fā)展鋼、有色金屬、水泥、塑料等材料應有一個合理比例，需要深入評估對經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的影響。

　　立足國內(nèi)研發(fā)新材料

　　新材料是發(fā)展高新產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。例如，航空航天技術(shù)對材料的依賴度就很高，素有“一代材料、一代飛機”的說法。戰(zhàn)斗機每減重15%，跑道可縮短15%，航程增加20%，載荷增加30%。

　　目前我國關(guān)鍵新材料的自給率只有14%，大部分依靠進口，這種狀況必須改變。以發(fā)展滯后的生物材料為例，在我國，大型醫(yī)療機械大多從國外進口，不是GE便是西門子。究其原因，一方面是國家對此重視不夠、投資少；另一方面是國人的心理作用，盲目相信洋品牌。1997年，我國成立了“中國生物材料委員會”，雖然在學術(shù)水平上比較有影響，但在生物材料產(chǎn)業(yè)化方面卻沒有多少收獲。今后，我國的醫(yī)療器械生產(chǎn)應該盡快立足國內(nèi)，發(fā)展成為支柱型產(chǎn)業(yè)；材料、藥物研發(fā)目前已有一定基礎(chǔ)，應加速從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。

　　中華民族要實現(xiàn)強國夢，要改善人民生活、增強國家實力，就必須重視新材料的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化與應用。作為科學研究與工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，材料從成分設(shè)計到形成產(chǎn)業(yè)，是一個漫長的過程，需要相關(guān)人員團結(jié)合作，協(xié)同創(chuàng)新。目前國內(nèi)的現(xiàn)狀是“各部門各管一段”，科技部門與產(chǎn)業(yè)部門之間的協(xié)作不夠，研究成果大多停留在書面上，沒有轉(zhuǎn)化成實際可用的材料。看來，如何把科技部門的研究成果轉(zhuǎn)換成材料進而形成產(chǎn)業(yè)，是我們必須加強的環(huán)節(jié)。

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責任編輯：張春穎